車(chē)用柵極驅動(dòng)器涵蓋所有應用 助力汽車(chē)系統設計

內燃機(ICE)、混合動(dòng)力汽車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)繼續推動(dòng)新型功率半導體支持技術(shù)的發(fā)展。低壓和高壓應用中的功率器件需要以逐漸增加的頻率運行、具有更強的抗干擾能力和更高的效率。擴展MOSFET和IGBT器件在負載管理、功率逆變器、柴油/汽油噴油器、發(fā)動(dòng)機閥和電機驅動(dòng)器方面的用途，使得車(chē)用柵極驅動(dòng)器的需求日益增長(cháng)。

HEV/EV汽車(chē)的電氣結構在所有原始設備制造商中逐漸協(xié)調。常見(jiàn)構建模塊反過(guò)來(lái)推動(dòng)半導體制造商開(kāi)發(fā)符合汽車(chē)標準(AECQ100和Q101)的新一代元件。穩健的高電流、高電壓MOSFET、IGBT、高電壓整流器和支持控制IC都不再罕見(jiàn)。飛兆半導體的AECQ100柵極驅動(dòng)器系列包括所有高電流低端、高電壓IC(HVIC)、高端和HVIC半橋(高和低)端柵極驅動(dòng)器以適應廣泛應用。

飛兆半導體汽車(chē)柵極驅動(dòng)器產(chǎn)品組合的最新成員將HVIC產(chǎn)品線(xiàn)擴展到逆變器和電機驅動(dòng)應用所需的高峰值電流范圍。FAN7171_F085高邊和FAN7190_F085高邊和低邊柵極驅動(dòng)器IC都是使用高達+600V電壓進(jìn)行操作的單片器件車(chē)用系統中需要各類(lèi)柵極驅動(dòng)器的常用拓撲結構現在正在研發(fā)。

高電流低邊柵極驅動(dòng)器

從壓電式噴油器到低功率轉換器的接地源電路中，低邊柵極驅動(dòng)器常用于驅動(dòng)MOSFET單柵極驅動(dòng)器和雙柵極驅動(dòng)器均采用業(yè)界標準引腳，可選擇輸入邏輯電平(CMOS或TTL)，使能或禁用電路，以及雙邏輯輸入。飛兆半導體車(chē)用低端柵極驅動(dòng)器的輸出階段利用Miller Drive TM架構，該架構包括一個(gè)與MOSFET并聯(lián)的雙極型器件。(圖1)該雙極型器件旨在提供高峰值電流，用于在開(kāi)啟或關(guān)斷周期內加速通過(guò)米勒效應平臺區域的轉換。并聯(lián)MOSFET提供最低電壓降。

圖1高電流低邊柵極驅動(dòng)器的MillerDriveTM架構輸出級

常見(jiàn)用途包括升壓轉換器中的前端MOSFET，為接地源配置中的器件和MOSFET充電的PFC前端的MOSFET和IGBT。

雙通道2A和雙通道4A低邊器件在50W到500W的AC功率轉換器的第一階段很常用，使用頻率范圍從50kHz到50kHz的標準拓撲結構?？芍苯釉?2V電池電源中工作的最常見(jiàn)拓撲是推挽結構。輸出電壓通常在170Vdc到280Vdc之間。額定功率為200w或更高升壓轉換器的另一項應用是用作HEV/EV高壓電軌應急電源，僅用12V的電源就能夠有效“啟動(dòng)”故障車(chē)輛。

圖2推挽前端與同步整流器輸出

低功率轉換器通常使用簡(jiǎn)單整流器進(jìn)行輸出。然而，高壓整流器可用同步整流代替，實(shí)現更高輸出功率和更高效率，如圖2所示，使用諸如FAN3227_F085等雙通道低邊高電流柵極驅動(dòng)器驅動(dòng)MOSFET。

HVIC半橋和高邊驅動(dòng)器

使用小于1A的峰值輸出電流的車(chē)用HVIC驅動(dòng)器將會(huì )逐漸增多。這些驅動(dòng)器可用于高達600V的高壓負載。從低壓電池以12V或24V運行低壓負載也是很經(jīng)濟的。帶有適當柵極電阻網(wǎng)絡(luò )的較低輸出電流可提供更低的PWM電磁輻射，從幾百赫茲到幾十千赫茲。

使用HVIC時(shí)，即使在較低電壓(12V或24V)情況下，使用高邊驅動(dòng)器，半橋、全橋和多相橋來(lái)驅動(dòng)負載仍具有實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟意義。除了HEV/EV外，如電動(dòng)助力轉向中，這一拓撲得到充分體現。圖3顯示了一個(gè)用于單端負載PWM的通用半橋配置，可進(jìn)行有效再循環(huán)。此半橋拓撲可用于接地負載或連接電池的負載，以及其它各種電源電壓。全橋或多相配置可用于往復雨刷、可逆流動(dòng)循環(huán)泵和雙向冷卻風(fēng)扇。

圖3 HVIC半橋